【选型】如何根据散热量为半导体制冷饮水机选择合适的散热器？

时间： 2018-06-13 来源：世强

技术问答

电子制冷饮水机，又称半导体制冷（TEC芯片制冷）饮水机。芯片制冷具有功耗小、运行噪声低、无污染、自动控制和售价低等特点，受广大消费者喜爱。工程师在设计电子制冷饮水机制冷功能单元时，重点要通过计算，选择合适的半导体制冷片。下面将通过对一个工程师的提问，说明如何选型。

某工程师提问：使用II-VI MARLOW公司的半导体制冷片，设计高质量的饮水机，夏天在室外（非爆晒），制冷200ml的水到18℃（假设环境室外温度35℃,水温30℃）是否需要增加散热风扇扇热？

问题分析，需不需要增加散热风扇，是根据实际工作时，是否能够通过自然散热，保证散热片温度和环境温度处于合理范围。这就需要分析散热片需要耗散的热量，根据散热量选择合适的散热器。

半导体制冷片本身是一种热量搬运的电子器件，将一定的热量从冷面搬运到热面，同时消耗的电能转化为热量。即冷面的热量被搬运到热面达到制冷效果，而搬运的热量和电能转化的热量将集中在热面而达到制热效果。对上述案例分析如下：

计算冷面散热量和散热功率

水的比热C是4200 J/kg·℃，降到18℃所需要的耗散热量为Q1=m·T·C=0.2*12*4200=10080 J,

若需要在5min达到18℃，则需要的搬移热量功率为Pc=10080/300=33.6 w

半导体制冷片选型

一般情况下，为延长元器件使用寿命，环境温度应保持在50℃以下，以热面50℃为例，选择制冷片型号。由于冷面需要散热功率为33.6w，选择II-VI Marlow不同功率等级的单级半导体制冷片 RC12-4-01（Qmax=39w）和RC12-6-01（Qmax=60w）进行参数对比。如下图一为RC12-4-01和RC12-6-01单级半导体制冷片热面在50℃情况下的曲线图。

要求：温度差△T=50-18=32℃，散热功率Pc=33.6w。

由下图可以看出，RC12-4-01单级半导体制冷片在散热功率为33.6w（曲线在红色椭圆区域内）时，温差不足10℃，即在热面50℃时，冷面温度最低温度大于40摄氏度，不符合温度差32℃的要求。

查看RC12-6-01单级半导体制冷片的曲线，33.6w的曲线在30w和35w曲线之间，如图红色曲线表示部分，对应的电压约14.5V，电流为5.5A。

RC12-4-01和RC12-6-01单级半导体制冷片热面在50℃情况下的曲线图

图一：RC12-4-01和RC12-6-01单级半导体制冷片热面在50℃情况下的曲线图

计算热面的热量和功率

热面的热量Q2为冷面转移的热量Q3加制冷片本身的功率Q4，即Q2=Q3+Q4

若使用单级半导体制冷片RC12-6-01，则热面的功率为Ph=Q2/t=Pc+Pp=33.6+79.3=112.8w（Pp为制冷片本身的功耗U·I）

通过上述分析，使用的散热器必须能够达到散热功率为112.8w。根据空间，环境等综合因素，选择合适的散热片（或带风扇的散热片）。

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全部评论（9）

刹那芳华 Lv8 2019-06-19

好东西
卍君卍 Lv7. 资深专家 2018-09-21

支持
春天里 Lv7. 资深专家 2018-09-10

好东西！
人到中年 Lv7. 资深专家 2018-08-17

不错
bsy1984 Lv8 2018-07-23

散热的学问很大啊！

菲娜樱子 Lv8. 研究员 2018-07-23

不错,这个好
海锋 Lv9. 科学家 2018-07-23

学习了
HYS30322 Lv5. 技术专家 2018-07-16

技术不错。
g1225jianmin Lv8 2018-06-19

学习了

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选型指南 - II-VI MARLOW - 2017年10月27日 PDF 中文下载